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文档简介

塑膠材料性能與應用 1-2塑料材料的種類划分 1-2-1按化學結構分類 聚烯烴類 聚乙烯(PE) 聚丙烯(PP) 超高分子量聚乙烯(UHMPE) 聚苯乙烯類 聚苯乙烯(PS) 丙烯晴-苯乙烯(AS) 丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚體(ABS) 聚銑胺類 不同的各種尼龍 聚醚類 聚碳酸酯(PC) 聚甲醛(POM) 聚楓(PSU) 聚酯類 聚對苯二甲酸丁二酯 丙烯酸酯類 聚甲基丙烯酸甲酯 1-2-2按結晶形態分類 結晶性材料 在適當的條件下能產生某几種几何形態晶體結構的塑料(如PE,PP,PA,POM,PBT). 無定型塑料 分子形狀和分子排列不呈晶體結構而呈無序狀的塑料(如ABS,PC,PSU,PMMA,PS) 1-2-3按受熱呈現基本行為分類 熱塑性塑料 在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化。 熱固性塑料 受熱后成為不熔的物質,再次受熱不再具有可塑性 。如蜜胺-甲醛樹脂(MF) 尿-甲醛樹脂(UF)及(PF)1-2-4按塑料的應用領域分類 通用塑料 只可作為一般非結構材料使用,產量大,價格相對低廉。但也有將一般通用塑料改性,如加入穩定劑,玻纖等加強應用性能雖有改善,但遠不及工程塑料的優良。 (PE EVA PP PVC PS-HI PS-GP ABS ACRYLIC SAN 等) 工程塑料 可以作為結構材料,具有優異的綜合性能(包括機械,電性能,耐熱性能,耐化學性能,尺寸穩定性能,加工性能高)并可在較寬闊的溫度范圍和較長時間良好的保持這些性能,并能在承受機械應力和較為苛刻的化學,物理環境中長期使用。工程塑料的產量較少,價格較高。 (NORYL PC POM PPO PBT PET LCP NYLON等) 1-3塑料的成型工藝 加工成型 塑膠材料可用多種不同的方法加工成型,一般可在400度以下操作,而成型后還可采用不同的二次加工方法加工成型塑件。如車,鑽,鑼,刨,刮,銼,拋光,電鍍,絲印,燙印,噴油等。盡管塑料的加工方法有很多,但其中最主要的仍是注塑,擠出,吹塑,搪制為主。其中注塑成型約占60%。 不同的加工成型工藝 注塑成型 擠出成型 吹塑成型 搪制成型 熱壓制成型 傳遞成型 真空成型 繞注成型 壓延成型 層積成型 吸塑成型 浸積成型塑料成型方法,特點及應用 壓制成型 將塑料粉及增強,耐磨,耐熱等填料置于金屬模中,用加壓加熱方法制得一定形狀的塑料制品。一般用于熱固性塑料的成型,也適于熱塑性塑料的成型。 注射成型 將顆粒狀或粉末狀塑料置于注射機料筒內加熱,使其軟化后用推杆或旋轉螺杆施加壓力,使料筒內的膠料叢噴咀注射到模具中。適于形狀繁雜批量大的塑件,成本低,速度快。用于聚乙烯,ABS,聚跣胺,聚丙烯,聚苯乙烯等熱塑性材料。 擠出成型 將塑膠料連續的加入浸入料筒,受熱軟化后用旋轉螺杆叢模口擠出。加工管材,棒材,片材。 澆注成型 將液態樹脂到入模具中,置于一定溫度的烘箱中固化。用于楓醛,環氧等熱固性塑料,可制大型繁雜件。 吹塑成型 先將已制成的片材,管材加熱軟化或直接把擠壓,注射的熔融狀態的管材置于模具內,吹入空氣使塑料處于高于彈性變形溫度而低于其流動溫度,吹出的空心制品。用于聚乙烯,軟聚碌乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯等熱塑性塑料,可制瓶子等。 真空成型 將塑料片加熱到軟化,借真空作用使其貼在模具上,冷卻得制件。用于聚碳酸酯,聚楓,聚碌乙烯,ABS等熱塑性塑料。可制薄壁的杯,盤罩,殼,盒等敞口制品。 &塑膠材料應用性能參數 2-1塑膠材料的物理性能 比重 塑料的比重是在一定溫度條件下,試樣密度與水密度的比值。 吸水性 規定尺寸的樣品浸入一定溫度的水中,經24小時所吸收的水分,吸水后尺寸及形狀會受到影響。 透氣性 一定厚度的塑料薄膜在一個大氣壓下,一平方米面積在24小時的透氣量。 透濕性 水蒸氣對塑料薄膜的透過情況。 透明度 透光度 透過物體的光通量和射到物體上的光通量之比。霧度或渾濁度 在入射光反向上的散光對所有透射光之比。 霧度通常是瓣透明的但對射入光有漫射的性質。 2-2塑膠材料的力學性能 拉伸強度 在規定的試驗溫度,濕度,和拉伸速度下對樣品施加拉伸力,測定其破壞是的最大載荷。 壓縮強度 在樣品上施加壓縮力,至破裂(脆性)或屈服. 彎曲強度 樣品放在兩支點上,施加集中載荷,使樣品變形或破裂時的強度。 沖擊強度 樣品受沖擊破斷時單位面積上所消耗的焦耳。 摩擦系數 摩擦力與正壓力之比值。 磨耗 塑料在摩擦過程中尺寸改變的機械性破壞過程(磨損,磨蝕)塑膠材料的力學性能 硬度 塑料抵抗其它硬物壓入的性能。(洛氏,肖氏)。 疲勞 在一靜態破壞而有小量交變循環下使塑料破壞。 蠕變 在固定的溫度,濕度條件下,塑料在固定的外力持續作用下,隨時間變化會表現出蠕變特征,其隨加載荷而增加,隨減載荷而減少,而變形亦逐漸恢復。(拉伸蠕變,壓縮蠕變,彎曲蠕變等) 持久強度 塑料長時間經受靜載荷的能力由高而低的時間函數 2-3塑膠材料的使用性能 線脹系數 溫度升高1度,每1mm的塑料伸長的mm數。一般為鋼材的十倍。 比熱 1克塑料升高溫度1度所需的熱量單位。 導熱系數 一單位面積和厚度之塑料所能通過的熱量單位,為鋼材的1%. 耐熱性 溫度與變形之間的關系。 玻璃化溫度 塑料由熔融可流動溫度降至固態時的溫度,具很大的脆性。 脆化溫度 當對一定低溫下的塑料施加壓力時,在很小的變形下就會破壞。 塑膠材料的使用性能 熔融指數 熱塑性塑料在一定溫度和壓力下,熔體在10分鐘通過測試孔所流出的塑料重量。 耐燃燒性 由燃燒速率(燃燒時間內樣品的燃燒長度)和燃燒失重率(燃燒前后重量之差)來表示。 耐電壓 迅速將電壓升到規定值,一定時間內樣品不被擊穿。 耐老化性 塑料在使用,儲存,加工過程中由于受到光,熱,氧氣,生物,應力等外來因素的作用,引起化學結構破壞而使原有優良性能有所下降的現象。 耐化學性 塑料在化學介質中是否受到腐蝕。(重量,體積,強度,色澤等) 成型收縮率 塑料在模具中成型,冷卻后脫模的成型品的收縮現象。&塑料的性能與應用 通用塑料 作為一般性材料使用,產量大,價格低,性能一般,生產商多。可加入穩定劑,玻纖等材料將通用塑料改性,加強應用性能,但還遠不及工程塑料的性能優良。 工程塑料 具優異的綜合性能:機械,電性能,耐熱性能,耐化學性能,尺寸穩定性能,加工性能高,并可在較寬的溫度范圍和較長時間良好的保持這些性能,并在承受機械應力和較為苛刻的化學,物理環境中長期使用。產量少,價格較貴,生產廠家少。 PC , POM , PBT , PET , NYLON (PA) , NORYL 3-1通用塑料 AS(SAN)丙烯晴-苯乙烯 透明大力膠 AS是丙烯晴(A),苯乙烯(S)的共聚物,耐氣候性中等,不受高濕度環境影響,能耐,一般性油脂,去污劑和輕度酒精,耐疲勞性較差,不易因能應力而開裂,料質透明度頗高,流動性好于ABS。 合適的塑料產品:托盤類,杯,餐具,牙刷,冰箱內格,旋鈕,燈飾配件,飾物,儀表鏡,包裝盒,文具 其它: ,收縮率0.2-0.7% ,合適的壁厚1.5-3mm, PSGP 改性聚苯乙烯 204 透明度達88-92%,折光率1.59-1.60,適合作透光制品,染色性強,無毒無味,不致菌類生長,較高的沖擊強度,耐酸鹼性能好,不耐依據溶劑,電氣性能優良,易成型,吸濕少于0.02%可在高濕度保持強度和尺寸,但脆性大。 合適的塑料產品:裝飾品,照明指示牌,燈罩,文具,透明玩具,日用品,儀表鏡片,冷藏庫和冰箱內絕熱層(發泡后)。 其它:收縮率0.4-0.6% 合適的薄厚1.5-3mm。 PSHI 高沖擊聚苯乙烯 成分中含橡膠后抗沖擊強度大大提高,制品上可設計扣位和柱位而柱位亦可用自攻螺絲,在85度下長時間使用,老化加速壽命減少。 合適的塑料產品:各類家電外殼,文具,玩具,電子零件,電子儀表殼,冷藏庫和冰箱內殼,電話機。 其它:收縮率0.4-0.7% 合適的薄厚2-3mm。溢邊值0.03mm PP 聚丙烯 百折膠 類似白色蠟狀,比聚乙烯更透明更輕,注塑時流動性好,吸水性低于0.02%,耐化學有機溶劑,除濃硝酸濃硫酸外在很多介質中很穩定,抗沖擊強度高,來回屈服力非常高,高頻電性能不好,易成型收縮率大,耐溫度性強,低溫呈脆性,耐磨性不高。 合適的塑料產品:一般結構件,耐腐蝕件,受熱的電氣絕緣零件。各類家庭用品,文具,玩具,化學容器,醫療用品。 其它:收縮率1.0-3.5% 加入30%玻纖可改善至0.7%左右 合適的薄厚1.5-2.5mm。溢邊值0.03mm PE 聚乙烯 最輕的塑料之一,半透明白色狀,結晶性材料,屈服能力高但不易回復,優良的介電性能,透水率低耐水性好,化學穩定性高,使用溫度可達80-100度摩擦性能和耐寒性好,但機械強度不高,質軟,成型收縮大,表面不易粘貼,印刷。 合適的塑料產品:一般電纜的包皮,耐腐蝕件,表面涂層。 HDPE:膠袋,日用品水桶,電線,玩具,建材。 LDPE:膠袋,膠花,玩具,高頻電線。 其它:收縮率1.5-4.0% 合適的薄厚1.0-2.5mm。溢邊值0.02mm PMMA 聚甲基丙烯酸酯 亞加力 有機玻璃 有極好的透光性,在光的加速老化240小時后仍可透過92%的太陽光,室外十年仍有89%,紫外線達78.5% 。機械強度較高,有一定的耐寒性,耐腐蝕,絕緣性能良好,尺寸穩定,易于成型,質較脆,易熔于有機溶劑,表面硬度不夠,易擦毛。 合適的塑料產品:有一定強度要求的透明結構件。 儀表鏡片,光學制品,電氣,醫療器材,透明模型, 裝飾品,太陽鏡片,廣告牌。 其它:收縮率0.4-0.7% 合適的薄厚1.5-4mm。溢邊值0.03mmPVC 軟質聚碌乙烯 質柔軟耐摩擦,撓曲,彈性良好,吸水性低,易加工成型,有良好的耐寒性和電氣性能,化學穩定性強,耐焰自息,消聲減震能制各種鮮艷而透明的制品,硬質PVC機械強度較高。但使用溫度低(-15-+55度)。 合適的塑料產品:通常制成管,棒,薄板,絕緣包皮,表面軟性包皮。 家庭用品,文具,包裝材料,運動器材,水管等。 其它:收縮率 硬質1-1.5% 軟質2-2.3% 合適的薄厚2-3.5mm。本色:灰色 3-2工程塑料 PC 聚碳酸酯 具有突出的沖擊韌性和抗蠕變性能,有很高的耐熱性,耐寒性也很好,脆化溫度達-100度,抗彎強度與尼龍相當,并有較高的延伸率和彈性模量,但疲勞強度小于尼龍66。吸水性較低,收縮率小,尺寸穩定性好,成型的零件可達很精密的公差,并在很寬的變化范圍內保持尺寸的穩定性。耐磨性與尼龍相當,并有一定的抗腐蝕能力,但成型條件要求高。可在較高干溫度.高載荷下條件下長期應用,但不可在濕溫下使用。 合適的塑料產品:各種齒輪,渦輪,齒條,凸輪,軸承,心軸,滑輪,傳送鏈,螺母,墊圈,泵葉輪,燈罩,容器,外殼,蓋板,高溫電氣制品,風筒殼,火牛殼,電機殼,工具箱,奶瓶,照相機零件,安全帽,食品盤,醫療器材,CD等 其它:收縮率 0.5-0.7% 合適的薄厚2-3.5mm。溢邊值0.06mm PC加入玻緘可改善其收縮率,機械強度,耐溫性,在100度左右長期 使用鋼性會增加,制品可用退火改善內應力。 PA 尼龍 PA的機械性能中如抗拉抗壓強度隨溫度和吸濕量而改變,所以水相對是PA的增塑劑,加入玻纖后,其抗拉抗壓強度可提高2倍左右,耐溫能力也相應提高,PA本身的耐磨能力非常高,所以可在無潤滑下不停操作,如想得到特別的潤滑效果,可在PA中加入硫化物。 合適的塑料產品:各種齒輪,渦輪,齒條,凸輪,軸承,螺旋槳,傳動皮帶 其它: 收縮率 1-2% 需注意成型后吸濕的尺寸變化。 吸水率 100% 相對吸濕飽和時能吸8% 合適壁厚:2-3.5mm PA66 疲勞強度和鋼性較高,耐熱性較好,摩擦系數低,耐磨性好,但吸濕性大,尺寸穩定性不夠。 應用:中等載荷,使用溫度100-120度無潤滑或少潤滑條件下工作的耐磨受力傳動零件。 PA 尼龍 PA6 疲勞強度鋼性,耐熱性低于尼龍66,但彈性好,有較好的消振,降噪能力。白色 應用:輕載荷,中等溫度(80-100)無潤滑或少潤滑情況 PA610 強度.剛性耐熱性低于尼龍66,但吸濕性小,耐磨性好。土黃色 應用:同尼龍6,宜作要求比較精密的齒輪,工作條件濕度變化大的零件。 PA1001 強度,剛性耐熱性低于尼龍66,吸濕性低于尼龍610,成型工藝好,耐磨性好。 應用:輕載荷,溫度不高,濕度變化較大,的條件下無潤滑或少潤滑的情況下工作的零件 MCPA 強度,耐疲勞性,耐熱性,剛性均優于PA6及PA66,吸濕性低于PA6及PA66,耐磨性好,能直接在模型中聚合成型,宜澆鑄大型零件。應用:高載荷,高使用溫度(低于120)無潤滑或少潤滑的情況下。乳白色 POM 聚甲醛 塑鋼 抗拉強度,沖擊韌性.剛性.疲勞強度,抗蠕變性能很高,尺寸穩定性好,吸水性小,摩擦系數小,具優良的耐摩擦磨損性能,在高溫和水中仍有很大的剛性,耐化學腐蝕,性能同于PA,但價格較低,耐反復扭曲,有突出的回彈能力。成型比尼龍困難,加熱易分解。 合適的塑件產品:可替代大部分的有色金屬,用于各種齒輪,渦輪,齒條,凸輪,軸承,泵葉輪,汽車,儀表,機床等 其它:收縮率 2-3.5% 48小時內還會收縮1%。 合適壁厚:1.5-2.5mm 乳白色溢邊值0.04mmPSU 聚楓 其機械性能,耐熱,耐氧化,耐介電性能,熱穩定性優于PC,但其加工性,對斷口很敏感,耐氣候性,耐光及紫外線及有機溶劑的性能欠佳,與PC同樣不能在沸水中長期使用。用F-4填充后可作摩擦零件。表面可電鍍。 應用:高溫下工作的耐磨受力傳動零件,齒輪,微波爐的內配件,相機殼,醫療器械,汽車零件,投影機。 其它:收縮率 0.5-0.7% 各向相同 合適壁厚:2.5-4.0mm 透明琥珀色 PBT 對苯二甲酸乙丁二酸酯 具優良的抗沖擊性能,摩擦系數低而耐磨,磨損僅為POM的1/4尺寸穩定性好,吸濕性小,冷卻時間短,耐一般溶劑,會水解。 應用:要求潤滑性及耐腐蝕的一些部件。齒輪,軸承,螺旋槳,泵殼等 其它:收縮率 1.7-2.3% 48小時后仍有0.05%的收縮 合適壁厚:1.5-4mm NORYL 硬而韌,強度較PA,POM,PC為高,蠕變比三種小,機械強度隨溫度上升僅輕微下降,可在-95-+110度的環境下工作,吸水性小,在沸水中仍保持尺寸穩定,絕緣性好,耐化學腐蝕,但堆紫外線敏感。 應用:高頻電子零件,絕緣材料,醫療用具,高溫食具,齒輪,塑膠螺釘,影印機殼及零件。 其它:收縮率 0.5-0.7% 合適壁厚:2-3.5mm 氟塑料PVF 為含氟塑料的總稱, 聚四氟乙烯PTFE F-4 塑料王 有優異的耐高低溫性能,能在-195-+200度范圍內連續工作200小時以上。耐化學腐蝕為所有塑料中最好,與強酸,強鹼,強氧化劑均不發生反應,摩擦系數很低,僅0.04,是極好的自潤滑材料。缺點是機械性能較差,剛性差,有冷流動性,熱導率低,熱膨脹大,耐磨性不高(可加入填充劑適當改善)需采取預壓燒結的方法,成型加工費用高。 應用:要求耐化學腐蝕的容器或密封件。 填充聚四氟乙烯PTFE 用玻璃纖維粉末.二硫化鉬.石墨.氧化鎬.硫化鎢.青銅粉.鉛粉等填充的聚四氟乙烯,在承載能力.剛性等方面都有一定的提高, 應用:高溫或腐蝕性介質中工作的摩擦零件如活塞環等。氟塑料PVF 聚三氟碌乙烯PCTFE F-3 耐熱性,電性能和化學穩定性僅次于F-4,機械強度,抗蠕變性,硬度都強于F-4 應用:耐腐蝕的設備與零件,可作金屬的防腐涂層。 聚全氟乙丙烯 FEP F-46 力學.電性能.和化學穩定性基本同于F-4,沖擊韌性極高,能在-85-+205度范圍長期工作。 應用同F-4,可注射成型。 機械 受應力的形式和大小,負荷的形式和時間,抗疲勞要求,允許的變形,超負荷和意外受力情況,抗沖擊要求等。 熱 正常的工作溫度,最高和最低的工作溫度。 環境 接觸溶劑和各種蒸汽的情況,與酸鹼等化學反應,吸水情況,受紫外線和環境氧化影響,受砂,雨水侵蝕,受霉菌,微生物影響等情況。 毒性 阻燃性,色粉,添加劑或分解過程中的毒性。 外觀 透明度,表面光度,色澤的一致和持久性。 尺寸 允許誤差和尺寸穩定,重量因素。 生產 加工工藝的選擇,裝配方法,修剪和二次加工,質量控制和監督。 經濟 材料成本,模具成本,加工機械成本,輔助設備成本,操作成本,機械維修成本等 法規 安全規定(阻燃,食品,醫藥) 工業規定(汽車工業,電子工業等)4-2塑料的選用 一般結構零件 要求:強度和耐熱性無特殊要求,一般用來代替鋼材或其它材料,批量大,需較高的生產率。成本低,有時對外觀有一定的要求。 應用:電子零件,電器(機)外殼,文具,日用品,玩具,儀表,緊固件。 材料:低壓聚乙烯(HDPE),聚碌乙烯(PYC),改性聚苯乙烯(20A,204),ABS,聚丙烯(PP)。 透明結構件 要求:同上,另具良好的透明度。 應用:燈罩,儀表鏡片,玩具,光學鏡片。 材料:亞加力(有機玻璃PMMA),改性聚苯乙烯(204,203A),聚碳酸酯(PC),GP,SAN,ABS,聚楓(PTFE,F-4)。 塑

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